环己二烯直接氧化合成己二酸

      己二酸是脂肪族二元酸中最有应用价值的二元酸，可用于尼龙66及其他化工原料的制备，全球每年产量可达几百万吨。传统的工艺多为两步法：从苯氢化制备的环己烷出发，在Co、HBO2等催化下被空气氧化生成环己醇或环己酮，再在Cu/V的催化下与HNO3发生氧化反应制得；也可以从苯选择性氢化得到的环己烯出发，在分子筛催化作用下与水发生水合反应生成环己醇，再被HNO3氧化。 其中硝酸氧化过程中会产生副产物戊二酸、丁二酸、戊酸、己酸等，需经进一步精制得到己二酸，且该过程中会产生大量温室气体N2O，是N2O排放的主要工业来源。

己二酸制备的常用合成线路

       Noyori等人在1998年首次发现了用双氧水将环己烯直接氧化为己二酸的方法，该方法以1%的Na2WO4˙2H2O作为催化剂，1%的[CH3(n-C8H17)3N]HSO4（PTC）作为相转移催化剂，4.4equiv（10％过量）的30％双氧水为氧化剂，90℃下8小时内完成向己二酸的转化。

H2O2氧化环己烯制备己二酸的反应式

      为了进一步提高反应的效率及安全性，Kappe小组开发了H2O2氧化环己烯的流动化学工艺，为己二酸的合成提供了绿色、安全、高效的新途径：

• 使用钨酸作为催化剂，无需加入相转移催化剂，降低了成本和后处理的难度（相转移催化剂易于己二酸形成共析）

• 4.4 eq的H2O2反应最佳，增加或降低当量均会造成收率下降
  

• 140℃下反应5min环己烯即可完全转化，但是中间体完全转化至产物需要20min

• 反应盘管不宜采用金属材质，会导致H2O2的分解，PTFE材质的盘管在高温下与H2O2接触易被腐蚀变脆，故PFA的盘管最合适
  

• 升温至150℃或者增加H2O2浓度至38%，均会降低产物的收率和纯度

• 背压阀加热至80℃，以防止己二酸的析出

• 反应液经背压阀流出后降温则产物直接析出，经过滤、冷的1N HCl洗涤即可得到纯净产物

• 与传统合成方法类似，反应会生成9，10，11等副产物

• 该反应条件也适合从环己醇或者环己酮直接出发，氧化制备己二酸
  

H2O2氧化环己烯制备己二酸的工艺流程图

H2O2氧化环己烯制备己二酸的工艺实景图

H2O2氧化环己烯制备己二酸的可能反应机理

参考文献：C. Oliver Kappe , ChemSusChem, 2013, 6, 978-982.